JP2002208760A - 回路基板及びその製造方法 - Google Patents
回路基板及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】モジュールを組み立てたときにその放熱特性が
良好となる回路基板と、その安価な製造方法を提供す
る。 【解決手段】 セラミックス基板の表面に金属回路、裏
面に金属放熱板が形成されており、該金属回路及び金属
放熱板の表面に３〜８μｍ厚みのＮｉめっきが施されて
なる回路基板において、本発明で定義されたＮｉめっき
膜の結晶性が０．８以下、酸化度が０．６以下であるこ
とを特徴とする回路基板。金属回路と金属放熱板に２〜
５μｍ厚みの無電解Ｎｉ−Ｐめっきを行ってから、全Ｎ
ｉめっき膜厚が３〜８μｍとなるように、無電解Ｎｉ−
Ｂめっきを析出速度０．７〜３μｍ／Ｈｒで施すことを
特徴とする回路基板の製造方法。
良好となる回路基板と、その安価な製造方法を提供す
る。 【解決手段】 セラミックス基板の表面に金属回路、裏
面に金属放熱板が形成されており、該金属回路及び金属
放熱板の表面に３〜８μｍ厚みのＮｉめっきが施されて
なる回路基板において、本発明で定義されたＮｉめっき
膜の結晶性が０．８以下、酸化度が０．６以下であるこ
とを特徴とする回路基板。金属回路と金属放熱板に２〜
５μｍ厚みの無電解Ｎｉ−Ｐめっきを行ってから、全Ｎ
ｉめっき膜厚が３〜８μｍとなるように、無電解Ｎｉ−
Ｂめっきを析出速度０．７〜３μｍ／Ｈｒで施すことを
特徴とする回路基板の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子等の電
子部品が搭載されたモジュールの組み立てに用いられる
回路基板に関する。
子部品が搭載されたモジュールの組み立てに用いられる
回路基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子等の電子部品を搭載したモジ
ュールは、近来のエレクトロニクス技術の発展に伴う高
出力化が進む中、達成すべき課題は、電子部品搭載用回
路基板の耐久性を高めると共に、電子部品から発生した
熱を効率よく速やかに系外に逃がすため、回路基板から
ベース板への熱伝導を阻害する半田ボイドを低減するこ
とである。
ュールは、近来のエレクトロニクス技術の発展に伴う高
出力化が進む中、達成すべき課題は、電子部品搭載用回
路基板の耐久性を高めると共に、電子部品から発生した
熱を効率よく速やかに系外に逃がすため、回路基板から
ベース板への熱伝導を阻害する半田ボイドを低減するこ
とである。
【０００３】電子部品搭載用回路基板の基本構造は、セ
ラミックス基板の表面に金属回路、裏面に金属放熱板が
形成され、該金属回路と金属放熱板にＮｉめっきが施さ
れている。そして、モジュールの組み立ての際に、金属
回路に半導体素子が搭載され、金属放熱板面をベース板
に半田付けによって固定される。
ラミックス基板の表面に金属回路、裏面に金属放熱板が
形成され、該金属回路と金属放熱板にＮｉめっきが施さ
れている。そして、モジュールの組み立ての際に、金属
回路に半導体素子が搭載され、金属放熱板面をベース板
に半田付けによって固定される。
【０００４】セラミックス基板の材質としては、アルミ
ナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等、また金属回路、
金属放熱板、ベース板の材質としては、銅、アルミニウ
ム、それらの合金等が用いられている。また、セラミッ
クス基板と金属回路、金属放熱板との接合は、Ａｇ、Ｃ
ｕ又はＡｇ−Ｃｕ合金とＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等の活性金属
成分を含むろう材を用いる活性金属ろう付け法が主流と
なっている。
ナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等、また金属回路、
金属放熱板、ベース板の材質としては、銅、アルミニウ
ム、それらの合金等が用いられている。また、セラミッ
クス基板と金属回路、金属放熱板との接合は、Ａｇ、Ｃ
ｕ又はＡｇ−Ｃｕ合金とＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等の活性金属
成分を含むろう材を用いる活性金属ろう付け法が主流と
なっている。
【０００５】回路基板にヒートサイクル等の熱負荷が加
わると、セラミックス基板と金属の熱膨張差に起因する
熱応力が発生し、セラミックス基板と金属回路、金属放
熱板（以下、金属回路と金属放熱板の両者を「金属回路
等」という。）の接合端面において、セラミックス基板
にクラックが発生する。このクラックは、熱負荷のサイ
クル数の増加と共に進展し、極端な場合には、絶縁破壊
に至る。このような、セラミックス基板のクラックを抑
制するため、金属回路の材質として、熱応力が小さいＡ
ｌが用いられるようになってきている。
わると、セラミックス基板と金属の熱膨張差に起因する
熱応力が発生し、セラミックス基板と金属回路、金属放
熱板（以下、金属回路と金属放熱板の両者を「金属回路
等」という。）の接合端面において、セラミックス基板
にクラックが発生する。このクラックは、熱負荷のサイ
クル数の増加と共に進展し、極端な場合には、絶縁破壊
に至る。このような、セラミックス基板のクラックを抑
制するため、金属回路の材質として、熱応力が小さいＡ
ｌが用いられるようになってきている。
【０００６】この場合、Ａｌ回路と半導体素子（シリコ
ンチップ等）の接合は、Ａｌ放熱板とベース板の接合
は、Ｐｂ−Ｓｎ系の半田を用いて行われるため、Ａｌ表
面にはＮｉめっきを施す必要がある。金属回路等がＣｕ
材質である場合も、酸化防止や半田との反応による信頼
性低下を防ぐため、一般的にはＮｉめっきが施される。
半田付けには、フラックスを用いて大気中又は窒素中で
リフローする方法と、フラックスを用いないで水素雰囲
気下でリフローする方法がある。工程の簡略化と環境問
題のためには後者が望ましいが、めっきされたＮｉと半
田のＳｎとの反応性が良くないので、半田ボイドといわ
れる空隙が発生し、熱抵抗が増大することが問題とな
る。
ンチップ等）の接合は、Ａｌ放熱板とベース板の接合
は、Ｐｂ−Ｓｎ系の半田を用いて行われるため、Ａｌ表
面にはＮｉめっきを施す必要がある。金属回路等がＣｕ
材質である場合も、酸化防止や半田との反応による信頼
性低下を防ぐため、一般的にはＮｉめっきが施される。
半田付けには、フラックスを用いて大気中又は窒素中で
リフローする方法と、フラックスを用いないで水素雰囲
気下でリフローする方法がある。工程の簡略化と環境問
題のためには後者が望ましいが、めっきされたＮｉと半
田のＳｎとの反応性が良くないので、半田ボイドといわ
れる空隙が発生し、熱抵抗が増大することが問題とな
る。
【０００７】この問題を解決するには、純度の高い電気
Ｎｉめっき法を採用すればよいが、この方法の問題点
は、取り扱いが煩雑となるためにコスト高となるだけで
なく、ファインパターンに適用できないことである。
Ｎｉめっき法を採用すればよいが、この方法の問題点
は、取り扱いが煩雑となるためにコスト高となるだけで
なく、ファインパターンに適用できないことである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況に鑑みてなされたものであり、電気Ｎｉめっき法に
よらずとも、安価な無電解Ｎｉめっき法によって半田ボ
イド率の小さくなる回路基板、すなわち放熱特性の良好
なモジュールを組み立てることのできる回路基板を提供
することを目的とする。
状況に鑑みてなされたものであり、電気Ｎｉめっき法に
よらずとも、安価な無電解Ｎｉめっき法によって半田ボ
イド率の小さくなる回路基板、すなわち放熱特性の良好
なモジュールを組み立てることのできる回路基板を提供
することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、次
のとおりである。 （請求項１）セラミックス基板の表面に金属回路、裏面
に金属放熱板が形成されており、該金属回路及び金属放
熱板の表面に３〜８μｍ厚みのＮｉめっきが施されてな
る回路基板において、本発明で定義されたＮｉめっき膜
の結晶性が０．８以下、酸化度が０．６以下であること
を特徴とする回路基板。 結晶性：Ｘ線結晶回折（ＣｕＫα２θ）におけるＮｉ
（１１１）面の半価幅。 酸化度：Ｘ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）におけるＮｉ−
metalに対するＮｉ−Ｏ（Ｎｉ−Ｏ／Ｎｉ−metal）のピ
ーク面積比。 （請求項２）Ｎｉめっきが、Ｎｉ−Ｐめっき後にＮｉ−
Ｂめっきを行うことによって施されており、Ｎｉ−Ｂめ
っきによる厚みが１〜３μｍであることを特徴とする請
求項１記載の回路基板。 （請求項３）セラミックス基板の表面に金属回路、裏面
に金属放熱板を形成後、該金属回路と金属放熱板に２〜
５μｍ厚みの無電解Ｎｉ−Ｐめっきを行ってから、全Ｎ
ｉめっき膜厚が３〜８μｍとなるように、無電解Ｎｉ−
Ｂめっきを析出速度０．７〜３μｍ／Ｈｒで行うことを
特徴とする請求項２記載の回路基板の製造方法。
のとおりである。 （請求項１）セラミックス基板の表面に金属回路、裏面
に金属放熱板が形成されており、該金属回路及び金属放
熱板の表面に３〜８μｍ厚みのＮｉめっきが施されてな
る回路基板において、本発明で定義されたＮｉめっき膜
の結晶性が０．８以下、酸化度が０．６以下であること
を特徴とする回路基板。 結晶性：Ｘ線結晶回折（ＣｕＫα２θ）におけるＮｉ
（１１１）面の半価幅。 酸化度：Ｘ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）におけるＮｉ−
metalに対するＮｉ−Ｏ（Ｎｉ−Ｏ／Ｎｉ−metal）のピ
ーク面積比。 （請求項２）Ｎｉめっきが、Ｎｉ−Ｐめっき後にＮｉ−
Ｂめっきを行うことによって施されており、Ｎｉ−Ｂめ
っきによる厚みが１〜３μｍであることを特徴とする請
求項１記載の回路基板。 （請求項３）セラミックス基板の表面に金属回路、裏面
に金属放熱板を形成後、該金属回路と金属放熱板に２〜
５μｍ厚みの無電解Ｎｉ−Ｐめっきを行ってから、全Ｎ
ｉめっき膜厚が３〜８μｍとなるように、無電解Ｎｉ−
Ｂめっきを析出速度０．７〜３μｍ／Ｈｒで行うことを
特徴とする請求項２記載の回路基板の製造方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、更に詳しく本発明を説明す
る。
る。
【００１１】本発明で使用されるセラミックス基板の材
質は、高信頼性及び高絶縁性の点から、窒化アルミニウ
ム又は窒化ケイ素であることが好ましい。セラミックス
基板の厚みは目的によって自由に変えられる。通常は
０．６３５ｍｍであるが、０．５〜０．３ｍｍ程度の薄
物でもよい。高電圧下での絶縁耐圧を著しく高めたいと
きには、１〜３ｍｍの厚物が用いられる。
質は、高信頼性及び高絶縁性の点から、窒化アルミニウ
ム又は窒化ケイ素であることが好ましい。セラミックス
基板の厚みは目的によって自由に変えられる。通常は
０．６３５ｍｍであるが、０．５〜０．３ｍｍ程度の薄
物でもよい。高電圧下での絶縁耐圧を著しく高めたいと
きには、１〜３ｍｍの厚物が用いられる。
【００１２】金属回路等の材質としては、Ａｌ、Ｃｕ又
はＡｌ−Ｃｕ合金であることが好ましい。これらは、単
体ないしはこれを一層として含むクラッド等の積層体の
形態で用いられる。Ａｌは、Ｃｕよりも降伏応力が小さ
く、塑性変形に富み、ヒートサイクルなどの熱応力負荷
時において、セラミックス基板にかかる熱応力を大幅に
低減できるので、Ｃｕよりもセラミックス基板に発生す
るクラックを抑制することが可能となり、高い信頼性回
路基板となる。
はＡｌ−Ｃｕ合金であることが好ましい。これらは、単
体ないしはこれを一層として含むクラッド等の積層体の
形態で用いられる。Ａｌは、Ｃｕよりも降伏応力が小さ
く、塑性変形に富み、ヒートサイクルなどの熱応力負荷
時において、セラミックス基板にかかる熱応力を大幅に
低減できるので、Ｃｕよりもセラミックス基板に発生す
るクラックを抑制することが可能となり、高い信頼性回
路基板となる。
【００１３】金属回路の厚みは、電気的、熱的特性の面
からＡｌ回路の場合は０．４〜０．５ｍｍ、Ｃｕ回路は
０．３〜０．５ｍｍであることが好ましい。一方、金属
放熱板の厚みは、半田付け時の反りを生じさせないよう
に決定される。具体的には、Ａｌ放熱板の場合は０．１
〜０．４ｍｍ、Ｃｕ放熱板は０．１５〜０．４ｍｍであ
ることが好ましい。
からＡｌ回路の場合は０．４〜０．５ｍｍ、Ｃｕ回路は
０．３〜０．５ｍｍであることが好ましい。一方、金属
放熱板の厚みは、半田付け時の反りを生じさせないよう
に決定される。具体的には、Ａｌ放熱板の場合は０．１
〜０．４ｍｍ、Ｃｕ放熱板は０．１５〜０．４ｍｍであ
ることが好ましい。
【００１４】セラミックス基板に金属回路等を形成させ
るには、金属板とセラミックス基板とを接合した後エッ
チングする方法、金属板から打ち抜かれた回路及び放熱
板のパターンをセラミックス基板に接合する方法等によ
って行うことができる。セラミックス基板と金属回路等
との接合は、Ａｇ、Ｃｕ又はＡｇ−Ｃｕ合金と、Ｔｉ、
Ｚｒ、Ｈｆ等の活性金属成分とを含むろう材を用いる活
性金属ろう付け法等によって行うことができる。
るには、金属板とセラミックス基板とを接合した後エッ
チングする方法、金属板から打ち抜かれた回路及び放熱
板のパターンをセラミックス基板に接合する方法等によ
って行うことができる。セラミックス基板と金属回路等
との接合は、Ａｇ、Ｃｕ又はＡｇ−Ｃｕ合金と、Ｔｉ、
Ｚｒ、Ｈｆ等の活性金属成分とを含むろう材を用いる活
性金属ろう付け法等によって行うことができる。
【００１５】Ｎｉめっきが施される前の金属回路等の表
面は、研削、物理研磨、化学研磨等によって平滑化され
ていることが好ましく、表面粗さがＲａ≦０．２μｍで
あることが好ましい。表面粗さの測定は、接触式、非接
触式のいずれでもよいが、Ａｌのような軟らかい金属の
測定には、レーザー式のような非接触式の表面粗さ計を
用いるのが望ましい。
面は、研削、物理研磨、化学研磨等によって平滑化され
ていることが好ましく、表面粗さがＲａ≦０．２μｍで
あることが好ましい。表面粗さの測定は、接触式、非接
触式のいずれでもよいが、Ａｌのような軟らかい金属の
測定には、レーザー式のような非接触式の表面粗さ計を
用いるのが望ましい。
【００１６】Ｎｉめっきは無電解法が好ましく、これに
よってファインパターンに対応可能となる。Ｎｉめっき
膜厚は３〜８μｍであることが好ましい。
よってファインパターンに対応可能となる。Ｎｉめっき
膜厚は３〜８μｍであることが好ましい。
【００１７】本発明の回路基板は、上記Ｎｉめっきの施
された回路基板であって、Ｎｉめっき膜のＸ線結晶回折
（ＣｕＫα２θ）におけるＮｉ（１１１）面の半価幅と
して定義される「結晶性」が０．８以下で、しかもＸ線
光電子分光法（ＥＳＣＡ）におけるＮｉ−metalに対す
るＮｉ−Ｏ（Ｎｉ−Ｏ／Ｎｉ−metal）のピーク面積比
として定義される「酸化度」が０．６以下のものであ
る。このような回路基板を用いて組み立てられたモジュ
ールの放熱特性は、Ｎｉめっき法が無電解法であるにも
かかわらず良好となる。
された回路基板であって、Ｎｉめっき膜のＸ線結晶回折
（ＣｕＫα２θ）におけるＮｉ（１１１）面の半価幅と
して定義される「結晶性」が０．８以下で、しかもＸ線
光電子分光法（ＥＳＣＡ）におけるＮｉ−metalに対す
るＮｉ−Ｏ（Ｎｉ−Ｏ／Ｎｉ−metal）のピーク面積比
として定義される「酸化度」が０．６以下のものであ
る。このような回路基板を用いて組み立てられたモジュ
ールの放熱特性は、Ｎｉめっき法が無電解法であるにも
かかわらず良好となる。
【００１８】Ｎｉめっき膜の結晶性０．８以下かつ酸化
度０．６以下の要件は、Ｎｉ成分と半田のＳｎ成分との
反応性を高めるために必要となる。結晶性が０．８超で
はＮｉの高結晶性が十分でなくなり、Ｓｎ成分との反応
性を目的とするレベルまでに高めることができない。ま
た、酸化度が０．６超では、その酸化層によってこれま
たＮｉ成分と半田のＳｎ成分との反応性を目的とするレ
ベルまでに高めることができない。
度０．６以下の要件は、Ｎｉ成分と半田のＳｎ成分との
反応性を高めるために必要となる。結晶性が０．８超で
はＮｉの高結晶性が十分でなくなり、Ｓｎ成分との反応
性を目的とするレベルまでに高めることができない。ま
た、酸化度が０．６超では、その酸化層によってこれま
たＮｉ成分と半田のＳｎ成分との反応性を目的とするレ
ベルまでに高めることができない。
【００１９】本発明の回路基板は、セラミックス基板の
表面に金属回路、裏面に金属放熱板を形成させた後、金
属回路等に２〜５μｍ厚みの無電解Ｎｉ−Ｐめっきを行
ってから、全Ｎｉめっき膜厚が３〜８μｍとなるよう
に、無電解Ｎｉ−Ｂめっきを析出速度０．７〜３μｍ／
Ｈｒで行うことによって製造することが好ましい。この
ような二段階の無電解Ｎｉよらずとも、一段階の無電解
Ｎｉ−Ｂめっきによっても製造することができるが、時
間がかかりすぎて生産性に劣る。セラミックス基板に金
属回路等を形成させる方法については上記した。
表面に金属回路、裏面に金属放熱板を形成させた後、金
属回路等に２〜５μｍ厚みの無電解Ｎｉ−Ｐめっきを行
ってから、全Ｎｉめっき膜厚が３〜８μｍとなるよう
に、無電解Ｎｉ−Ｂめっきを析出速度０．７〜３μｍ／
Ｈｒで行うことによって製造することが好ましい。この
ような二段階の無電解Ｎｉよらずとも、一段階の無電解
Ｎｉ−Ｂめっきによっても製造することができるが、時
間がかかりすぎて生産性に劣る。セラミックス基板に金
属回路等を形成させる方法については上記した。
【００２０】本発明においては、金属回路等にＮｉめっ
きを施すにあたり、まず２〜５μｍ厚み、好ましくは
３．５〜４．５μｍ厚みの無電解Ｎｉ−Ｐめっきを施
す。無電解Ｎｉ−Ｐめっきの方法については、一般的に
知られている公知の方法で十分である。無電解Ｎｉ−Ｐ
めっきの析出速度を可及的に速めても悪影響はない。
きを施すにあたり、まず２〜５μｍ厚み、好ましくは
３．５〜４．５μｍ厚みの無電解Ｎｉ−Ｐめっきを施
す。無電解Ｎｉ−Ｐめっきの方法については、一般的に
知られている公知の方法で十分である。無電解Ｎｉ−Ｐ
めっきの析出速度を可及的に速めても悪影響はない。
【００２１】ついで、１〜３μｍ厚み、好ましくは１．
５〜２．５μｍ厚みの無電解Ｎｉ−Ｂめっきを施し、全
Ｎｉめっき膜厚を３〜８μｍとする。無電解Ｎｉ−Ｂめ
っきの析出速度が重要であり、０．７〜３μｍ／Ｈｒと
する。本発明においてはめっき膜中のＢ濃度が多くても
０．１％以下となるように、無電解Ｎｉ−Ｂめっき液を
調整しておくことが好ましい。
５〜２．５μｍ厚みの無電解Ｎｉ−Ｂめっきを施し、全
Ｎｉめっき膜厚を３〜８μｍとする。無電解Ｎｉ−Ｂめ
っきの析出速度が重要であり、０．７〜３μｍ／Ｈｒと
する。本発明においてはめっき膜中のＢ濃度が多くても
０．１％以下となるように、無電解Ｎｉ−Ｂめっき液を
調整しておくことが好ましい。
【００２２】無電解Ｎｉ−Ｂめっきによる部分が１μｍ
未満で、全厚みが３μｍ未満であると、Ｎｉめっき膜の
結晶性の不足と酸化度が増し、半田のＳｎ成分との反応
性を目的とするレベルまでに高めることができない。一
方、無電解Ｎｉ−Ｂめっきによる部分が３μｍ超であっ
ても酸化度の低減効果は大きくならない。また、全厚み
が８μｍ超であると、Ｎｉめっき膜の結晶性が乱れると
共に、Ｎｉめっき膜の応力が大きくなり回路基板の信頼
性が損なわれる。析出速度が０．７μｍ／Ｈｒ未満では
生産性が悪く、また不純物をＮｉめっき膜内に取り込む
可能性が高くなり、３μｍ／Ｈｒ超であると、Ｎｉめっ
きの膜質が不均一となり、高結晶性のＮｉめっき膜が得
られない。
未満で、全厚みが３μｍ未満であると、Ｎｉめっき膜の
結晶性の不足と酸化度が増し、半田のＳｎ成分との反応
性を目的とするレベルまでに高めることができない。一
方、無電解Ｎｉ−Ｂめっきによる部分が３μｍ超であっ
ても酸化度の低減効果は大きくならない。また、全厚み
が８μｍ超であると、Ｎｉめっき膜の結晶性が乱れると
共に、Ｎｉめっき膜の応力が大きくなり回路基板の信頼
性が損なわれる。析出速度が０．７μｍ／Ｈｒ未満では
生産性が悪く、また不純物をＮｉめっき膜内に取り込む
可能性が高くなり、３μｍ／Ｈｒ超であると、Ｎｉめっ
きの膜質が不均一となり、高結晶性のＮｉめっき膜が得
られない。
【００２３】Ｎｉめっき膜の更なる低酸化度を実現し、
半田のＳｎ成分との反応性を高めるために、無電解Ｎｉ
−Ｂめっき後に、十分な洗浄・乾燥を行うことが望まし
い。洗浄は、水洗後に、オレイン酸等の不飽和脂肪酸を
含む表面処理剤で処理することが好ましい。表面処理剤
は、Ｎｉめっき膜に撥水性を付与するものや、Ｎｉめっ
き膜の酸化物をエッチング除去できるものが好ましい。
前者には例えば奥野製薬工業社製商品名「サフスルー」
があり、後者には例えば５％硫酸水溶液がある。乾燥
は、アルコール溶剤で置換してから行うことが望まし
い。
半田のＳｎ成分との反応性を高めるために、無電解Ｎｉ
−Ｂめっき後に、十分な洗浄・乾燥を行うことが望まし
い。洗浄は、水洗後に、オレイン酸等の不飽和脂肪酸を
含む表面処理剤で処理することが好ましい。表面処理剤
は、Ｎｉめっき膜に撥水性を付与するものや、Ｎｉめっ
き膜の酸化物をエッチング除去できるものが好ましい。
前者には例えば奥野製薬工業社製商品名「サフスルー」
があり、後者には例えば５％硫酸水溶液がある。乾燥
は、アルコール溶剤で置換してから行うことが望まし
い。
【００２４】本発明の回路基板の評価、すなわち放熱特
性の良好なモジュールとなる回路基板あるかどうかの評
価は、金属回路等にシリコンチップを半田付けしその半
田ボイド率を測定することによって行うことができる。
性の良好なモジュールとなる回路基板あるかどうかの評
価は、金属回路等にシリコンチップを半田付けしその半
田ボイド率を測定することによって行うことができる。
【００２５】すなわち、まず、金属回路等にＰｂ（９０
％）−Ｓｎ（１０％）半田片を挟んでシリコンチップを
載置する。半田片とシリコンチップの寸法は、いずれも
底面積５〜２５ｍｍ2×厚さ０．４〜１．０ｍｍである
ことが望ましい。
％）−Ｓｎ（１０％）半田片を挟んでシリコンチップを
載置する。半田片とシリコンチップの寸法は、いずれも
底面積５〜２５ｍｍ2×厚さ０．４〜１．０ｍｍである
ことが望ましい。
【００２６】ついで、水素雰囲気下、温度１５０℃まで
を１５〜２０℃／ｍｉｎの速度で、その後は２．３〜
２．５℃／ｍｉｎの速度で昇温して温度３５０℃±５℃
まで高めた後、速やかに室温下で自然冷却して半田付け
を行う。
を１５〜２０℃／ｍｉｎの速度で、その後は２．３〜
２．５℃／ｍｉｎの速度で昇温して温度３５０℃±５℃
まで高めた後、速やかに室温下で自然冷却して半田付け
を行う。
【００２７】１５０℃までを１５〜２０℃／ｍｉｎにて
昇温する理由については、１５℃／ｍｉｎよりも遅いと
Ｎｉめっき面が酸化されてしまい、本来の半田濡れ性
（半田ボイド率）を正しく評価することができない。ま
た、２０℃／ｍｉｎよりも速くするには装置が大がかり
となる。３５０℃までを２．３〜２．５℃／ｍｉｎにて
昇温する理由については、２．３℃／ｍｉｎよりも遅い
とＮｉめっき面が酸化されてしまい、本来の半田濡れ性
を正しく評価することができない。２．５℃／ｍｉｎよ
りも速くすると、半田の溶融が十分でなく、本来の半田
濡れ性を正しく評価することができない。
昇温する理由については、１５℃／ｍｉｎよりも遅いと
Ｎｉめっき面が酸化されてしまい、本来の半田濡れ性
（半田ボイド率）を正しく評価することができない。ま
た、２０℃／ｍｉｎよりも速くするには装置が大がかり
となる。３５０℃までを２．３〜２．５℃／ｍｉｎにて
昇温する理由については、２．３℃／ｍｉｎよりも遅い
とＮｉめっき面が酸化されてしまい、本来の半田濡れ性
を正しく評価することができない。２．５℃／ｍｉｎよ
りも速くすると、半田の溶融が十分でなく、本来の半田
濡れ性を正しく評価することができない。
【００２８】半田ボイド率の測定は、軟Ｘ線装置又は超
音波探傷装置を用いて、自動的に測定することができ
る。測定装置の市販品をあげれば、軟Ｘ線探傷装置とし
ては、ソフテックス社製「ＰＲＯ−ＴＥＳＴ１００」、
超音波探傷装置としては、本多電子社製「ＨＡ−７０
１」等である。
音波探傷装置を用いて、自動的に測定することができ
る。測定装置の市販品をあげれば、軟Ｘ線探傷装置とし
ては、ソフテックス社製「ＰＲＯ−ＴＥＳＴ１００」、
超音波探傷装置としては、本多電子社製「ＨＡ−７０
１」等である。
【００２９】半田ボイド率が２％を境にして、その回路
基板を用いて組み立てられたモジュールの放熱特性が大
きく変化する。
基板を用いて組み立てられたモジュールの放熱特性が大
きく変化する。
【００３０】
【実施例】以下、実施例と比較例をあげて更に具体的に
本発明を説明する。
本発明を説明する。
【００３１】実施例１〜６ 比較例１〜７ 窒化アルミニウム基板（厚み０．６３５ｍｍ×３５ｍｍ
角、熱伝導率１７０Ｗ／ｍＫ、３点曲げ強度４００ＭＰ
ａ）又は窒化ケイ素基板（厚み０．６３５ｍｍ×３５ｍ
ｍ角、熱伝導率７０Ｗ／ｍＫ、３点曲げ強度８００ＭＰ
ａ）の表面に、Ａｌ回路形成用Ａｌ板（厚み０．４ｍ
ｍ、純度＞９９．９％）を、また裏面にはＡｌ放熱板形
成用Ａｌ板（厚み０．１〜０．４ｍｍ、純度＞９９．９
％）を、ろう材（Ａｌ−Ｃｕ（４％）合金箔、厚み３０
μｍ）を挟んでホットプレス装置に配置し、温度６３０
℃、３ＭＰａに加圧して接合した。
角、熱伝導率１７０Ｗ／ｍＫ、３点曲げ強度４００ＭＰ
ａ）又は窒化ケイ素基板（厚み０．６３５ｍｍ×３５ｍ
ｍ角、熱伝導率７０Ｗ／ｍＫ、３点曲げ強度８００ＭＰ
ａ）の表面に、Ａｌ回路形成用Ａｌ板（厚み０．４ｍ
ｍ、純度＞９９．９％）を、また裏面にはＡｌ放熱板形
成用Ａｌ板（厚み０．１〜０．４ｍｍ、純度＞９９．９
％）を、ろう材（Ａｌ−Ｃｕ（４％）合金箔、厚み３０
μｍ）を挟んでホットプレス装置に配置し、温度６３０
℃、３ＭＰａに加圧して接合した。
【００３２】得られた接合体にエッチングレジストを塗
布し、ＦｅＣｌ3液でエッチングを行って、端部が縁取
りされただけのベタＡｌ回路とベタＡｌ放熱板を有する
回路基板を作製した。
布し、ＦｅＣｌ3液でエッチングを行って、端部が縁取
りされただけのベタＡｌ回路とベタＡｌ放熱板を有する
回路基板を作製した。
【００３３】無電解Ｎｉ−Ｐめっき(めっき液：奥野製
薬工業社製商品名「トップニコロン」)及び無電解Ｎｉ
−Ｂめっき(めっき液：上村工業社製商品名「ＢＥＬ８
０１」)をそれぞれ表１に示す条件で施した。無電解Ｎ
ｉ−Ｂめっきの際に、液温を調節して析出速度を表１の
ようにし、Ｎｉめっき膜の結晶性を調整した。
薬工業社製商品名「トップニコロン」)及び無電解Ｎｉ
−Ｂめっき(めっき液：上村工業社製商品名「ＢＥＬ８
０１」)をそれぞれ表１に示す条件で施した。無電解Ｎ
ｉ−Ｂめっきの際に、液温を調節して析出速度を表１の
ようにし、Ｎｉめっき膜の結晶性を調整した。
【００３４】その後、一部の回路基板については、撥水
性付与を目的に市販エッチング液（奥野製薬工業社製商
品名「サフスルー」）を用い、また酸化物の除去を目的
に市販エッチング液（ワールドメタル社製商品名「ＥＴ
−１４０」）を用いて、Ｎｉめっき膜の表面処理を行っ
た後、イソプロピルアルコールで置換し、エアブロー乾
燥を行った。
性付与を目的に市販エッチング液（奥野製薬工業社製商
品名「サフスルー」）を用い、また酸化物の除去を目的
に市販エッチング液（ワールドメタル社製商品名「ＥＴ
−１４０」）を用いて、Ｎｉめっき膜の表面処理を行っ
た後、イソプロピルアルコールで置換し、エアブロー乾
燥を行った。
【００３５】得られた回路基板について、Ｎｉめっき膜
の厚み、結晶性及び酸化度、並びに半田ボイド率を以下
に従って測定した。それらの結果を表２に示す。
の厚み、結晶性及び酸化度、並びに半田ボイド率を以下
に従って測定した。それらの結果を表２に示す。
【００３６】（１）Ｎｉめっき膜厚 蛍光Ｘ線めっき厚測定装置（フイッシャー社製「ＸＡ−
１０５０」）を用いて測定した。 （２）Ｎｉめっき膜の結晶性 Ｘ線結晶回折（ＣｕＫα２θ）装置（理学電機社製「ガ
イガーフレックスＲＡＤ−ＩＩＸ」）において測定され
たＮｉ（１１１）面のピークの半価幅を求めた。 （３）Ｎｉめっき膜の酸化度 Ｘ線光電子分光（ＥＳＣＡ）測定装置（島津製作所社製
「ＥＳＣＡ−１０００」）において測定したＮｉ−meta
lに対するＮｉ−Ｏ（Ｎｉ−Ｏ／Ｎｉ−metal）のピーク
面積比を求めた。 （４）半田ボイド率の測定 回路基板の金属回路にＰｂ（９０％）−Ｓｎ（１０％）
半田片（底面積１６９ｍｍ2×厚さ０．１ｍｍの板）を
挟んでシリコンチップ（底面積１６９ｍｍ2×厚さ０．
４ｍｍの板）を載置する。これを、水素雰囲気中、温度
１５０℃までを１７℃／ｍｉｎの速度で、その後は２．
４℃／ｍｉｎの速度で昇温して温度３５０℃まで高めた
後、速やかに、室温下、自然冷却する条件で加熱して半
田付けを行い、半田ボイド率を軟Ｘ線探傷装置（ソフテ
ックス社製「ＰＲＯ−ＴＥＳＴ１００」）を用いて測定
した。
１０５０」）を用いて測定した。 （２）Ｎｉめっき膜の結晶性 Ｘ線結晶回折（ＣｕＫα２θ）装置（理学電機社製「ガ
イガーフレックスＲＡＤ−ＩＩＸ」）において測定され
たＮｉ（１１１）面のピークの半価幅を求めた。 （３）Ｎｉめっき膜の酸化度 Ｘ線光電子分光（ＥＳＣＡ）測定装置（島津製作所社製
「ＥＳＣＡ−１０００」）において測定したＮｉ−meta
lに対するＮｉ−Ｏ（Ｎｉ−Ｏ／Ｎｉ−metal）のピーク
面積比を求めた。 （４）半田ボイド率の測定 回路基板の金属回路にＰｂ（９０％）−Ｓｎ（１０％）
半田片（底面積１６９ｍｍ2×厚さ０．１ｍｍの板）を
挟んでシリコンチップ（底面積１６９ｍｍ2×厚さ０．
４ｍｍの板）を載置する。これを、水素雰囲気中、温度
１５０℃までを１７℃／ｍｉｎの速度で、その後は２．
４℃／ｍｉｎの速度で昇温して温度３５０℃まで高めた
後、速やかに、室温下、自然冷却する条件で加熱して半
田付けを行い、半田ボイド率を軟Ｘ線探傷装置（ソフテ
ックス社製「ＰＲＯ−ＴＥＳＴ１００」）を用いて測定
した。
【００３７】
【表１】
【００３８】表１から明らかなように、本発明の実施例
はいずれも半田濡れ性の良好な回路基板が得られたのに
対し、比較例では半田濡れが悪く、半田ボイドが多く発
生し、実用には耐え得ないものであった。
はいずれも半田濡れ性の良好な回路基板が得られたのに
対し、比較例では半田濡れが悪く、半田ボイドが多く発
生し、実用には耐え得ないものであった。
【００３９】つぎに、図１に示される簡易モジュールに
組み立て、シリコンチップへの電力供給量１４５Ｗ、Ａ
ｌヒートシンク温度６５℃の条件下、シリコンチップか
らＡｌ放熱板の間の熱抵抗を測定し、放熱特性を評価し
た。その結果を表１に示す。
組み立て、シリコンチップへの電力供給量１４５Ｗ、Ａ
ｌヒートシンク温度６５℃の条件下、シリコンチップか
らＡｌ放熱板の間の熱抵抗を測定し、放熱特性を評価し
た。その結果を表１に示す。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、放熱特性に優れたモジ
ュールを組み立てることのできる回路基板が提供され
る。
ュールを組み立てることのできる回路基板が提供され
る。
【００４１】本発明によれば、純度の高い電気Ｎｉめっ
き法によらずとも、無電解Ｎｉめっき法によって、放熱
特性に優れたモジュールを組み立てることのできる回路
基板の製造方法が提供される。
き法によらずとも、無電解Ｎｉめっき法によって、放熱
特性に優れたモジュールを組み立てることのできる回路
基板の製造方法が提供される。
【図１】放熱特性を測定するための簡易モジュール組立
図である。
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ２３Ｃ 18/32 Ｃ２３Ｃ 18/32 (72)発明者 西村 浩二 福岡県大牟田市新開町１ 電気化学工業株 式会社大牟田工場内 Ｆターム(参考） 4K022 AA02 AA42 BA04 BA14 BA16 BA32 BA35 BA36 CA11 DA01 DB25 DB29 5E319 AA03 AB05 AC01 AC16 AC17 AC18 BB05 CC33 CD04 CD26 GG03 GG15 GG20 5E322 AA11 AB09 5E338 BB05 CC08 EE02 EE51 5E343 AA02 AA11 AA35 BB01 BB14 BB17 BB44 BB71 DD32 DD33 GG01 GG16 GG18
Claims (3)
- 【請求項１】 セラミックス基板の表面に金属回路、裏
面に金属放熱板が形成されており、該金属回路及び金属
放熱板の表面に３〜８μｍ厚みのＮｉめっきが施されて
なる回路基板において、本発明で定義されたＮｉめっき
膜の結晶性が０．８以下、酸化度が０．６以下であるこ
とを特徴とする回路基板。結晶性：Ｘ線結晶回折（Ｃｕ
Ｋα２θ）におけるＮｉ（１１１）面の半価幅。酸化
度：Ｘ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）におけるＮｉ−meta
lに対するＮｉ−Ｏ（Ｎｉ−Ｏ／Ｎｉ−metal）のピーク
面積比。 - 【請求項２】 Ｎｉめっきが、Ｎｉ−Ｐめっき後にＮｉ
−Ｂめっきを行うことによって施されており、Ｎｉ−Ｂ
めっきによる厚みが１〜３μｍであることを特徴とする
請求項１記載の回路基板。 - 【請求項３】 セラミックス基板の表面に金属回路、裏
面に金属放熱板を形成後、該金属回路と金属放熱板に２
〜５μｍ厚みの無電解Ｎｉ−Ｐめっきを行ってから、全
Ｎｉめっき膜厚が３〜８μｍとなるように、無電解Ｎｉ
−Ｂめっきを析出速度０．７〜３μｍ／Ｈｒで行うこと
を特徴とする請求項２記載の回路基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001001154A JP4685245B2 (ja) | 2001-01-09 | 2001-01-09 | 回路基板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001001154A JP4685245B2 (ja) | 2001-01-09 | 2001-01-09 | 回路基板及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002208760A true JP2002208760A (ja) | 2002-07-26 |
| JP4685245B2 JP4685245B2 (ja) | 2011-05-18 |
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|---|---|---|---|
| JP2001001154A Expired - Lifetime JP4685245B2 (ja) | 2001-01-09 | 2001-01-09 | 回路基板及びその製造方法 |
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| JP (1) | JP4685245B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007180399A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Dowa Holdings Co Ltd | 金属−セラミックス回路基板およびその製造方法 |
| JP2008231510A (ja) * | 2007-03-20 | 2008-10-02 | Denki Kagaku Kogyo Kk | アルミニウム合金−炭化珪素質複合体 |
| KR101809430B1 (ko) | 2015-03-31 | 2017-12-14 | 우시오덴키 가부시키가이샤 | 형광 광원 장치 |
| KR101809429B1 (ko) | 2015-03-20 | 2017-12-14 | 우시오덴키 가부시키가이샤 | 형광 광원 장치 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02166294A (ja) * | 1988-12-20 | 1990-06-26 | Ngk Insulators Ltd | メッキ付き基材 |
| JPH03125463A (ja) * | 1989-10-09 | 1991-05-28 | Mitsubishi Materials Corp | 半導体装置用軽量基板 |
| JPH0611723A (ja) * | 1992-06-24 | 1994-01-21 | Optrex Corp | 液晶表示素子の端子部に導体を形成する方法 |
| JPH0611722A (ja) * | 1992-06-24 | 1994-01-21 | Optrex Corp | 液晶表示素子の端子部に導体を形成する方法 |
| JPH08264680A (ja) * | 1995-03-17 | 1996-10-11 | Dowa Mining Co Ltd | 半導体実装構造体 |
| JPH08325744A (ja) * | 1995-05-30 | 1996-12-10 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 無電解ニッケル−ホウ素めっき皮膜の活性化方法 |
| JP2000058723A (ja) * | 1998-08-12 | 2000-02-25 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 回路基板 |
-
2001
- 2001-01-09 JP JP2001001154A patent/JP4685245B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| KR101809429B1 (ko) | 2015-03-20 | 2017-12-14 | 우시오덴키 가부시키가이샤 | 형광 광원 장치 |
| KR101809430B1 (ko) | 2015-03-31 | 2017-12-14 | 우시오덴키 가부시키가이샤 | 형광 광원 장치 |
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|---|---|
| JP4685245B2 (ja) | 2011-05-18 |
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